37MK - seminární práce Datové přenosy CDMA 450 MHz Vypracoval: Jan Pospíšil, letní semestr 2007/08
43. Datové přenosy CDMA 450 MHz CDMA Co je CDMA CDMA je zkratka anglického výrazu Code Division Multiple Access, které lze přeložit jako kódové dělení přenosových kanálů. CDMA slouží pro přenos dat i hlasu (v ČR pouze pro data). Základním principem funkce CDMA je umožnění současné komunikace více uživatelů v rámci jednoho frekvenčního pásma. CDMA je nejvíce rozšířena pro poskytování hlasových služeb u mobilních operátorů v USA a v Asii. Standard CDMA 450 mohou používat operátoři provozující analogové sítě NMT - Nordic Mobile Telephone ve frekvenčním pásmu 450 MHz. Významnou výhodou pásma 450 MHz je potřeba nižšího počtu základnových stanic kvůli nižším používaným frekvencím ve srovnání s UMTS, ale i s GSM. CDMA 450 je standard vyvinutý americkou organizací 3GPP2. Publikován byl telekomunikační asociací TIA a schválen mezinárodní unií pro telekomunikace ITU jako součást rodiny standardu IMT-2000 specifikující sítě třetí generace. MT-2000 obsahuje standardy technologií jako jsou CDMA 2000 1X, CDMA 2000 1xEV-DO a CDMA 2000 1xEV-DV. V současné době jsou 1X a 1x EV-DO komerčně k dispozici i pro pásmo 450 MHz a 1x EV-DV je předmětem vývoje. V České republice nabízí vysokorychlostní připojení k internetu na bázi CDMA společnost Eurotel resp. O2. Rychlosti Bezdrátové vysokorychlostní připojení k internetu O2 Internet Mobil v datové síti CDMA je zákazníkům v ČR dostupné od srpna 2004. Služba je provozována na frekvenčním pásmu 450 MHz. Pro připojení k internetu pomocí CDMA budete potřebovat CDMA modem nebo CDMA PCMCIA kartu. Průměrná rychlost se pohybuje kolem 256 kbps až 380 kbps. Hodně záleží na tom, kde v republice se nacházíte. Maximální teoretická rychlost připojení (pro download) daná technologií je 2,4 Mbps, Eurotel maximální rychlost omezil na cca 800kbps. Upload je teoreticky možný do 153,6 kbps. Hodnota pingu pohybuje se okolo 150ms (zde internetový hráči asi zapláčou L ) Skutečné hodnoty dle http://rychlost.cz/pripojeni-internetu/cdma/ jsou zde: (ze dne 17.4.2007)
Výhody CDMA 450 Výhody CDMA450 vycházejí ze spektrální efektivity na radiovém rozhraní, vysokorychlostních datových schopností cdma2000 a expandování do nižšího kmitočtového pásma. CDMA450 umožňuje větší velikost buňky (ve srovnání s velikostí buněk pro vyšší pásma) plynoucí z lepších vlastností šíření elektromagnetické vlny prostředím. Důsledkem je tedy vynaložení nižších prostředků pro zajištění pokrytí rozsáhlého území. CDMA450 nabízí služby IMT-2000: vysoce kvalitní hlas, vysokorychlostní přístup k datům, nebo obojí. o CDMA2000 1X podporuje vysokorychlostní data až 153 kbps. o CDMA2000 1xEV-DO nabízí širokopásmový přístup až 2.4 Mbps. CDMA450 vyžaduje jen malé množství spektra (1.25 MHz), což je podstatné pro NMT operátory, kteří disponují spektrem o šířce 4-5 MHz. CDMA 450 je tedy zajímavé řešení jak přejít z existujícího systému NMT- 450, analogového systému první generace, na plně digitální systém třetí generace IMT-2000. Principy funkčnosti pro více zvídavé Následující obrázek ukazuje rozvržení jednotlivých entit v síti s implementovanou technologií 1xEV-DO: Uživatelská data jsou tedy nejprve odeslána s terminálu uživatele přes radiové rozhraní k příslušné základnové stanici BTS a dále směrována k odpovídajícímu BSC kontroleru zmíněné základnové stanice, konkrétně do PCF jednotky. Ta se stará o paketové spojení a směrování dat k PDSN.
Základnová stanice BTS zakončuje jednak radiového rozhraní ale také RLP/UDP spojení směrem s BSC. Několik (až desítky) BTS může být připojeno prostřednictvím vedení nebo bezdrátově k nadřazenému kontroleru BSC. Funkce PCF jsou integrovány v BSC a zajišťují směrování paketů mezi PDSN a BSC. Kde PDSN vykonává klasické funkce přístupového serveru jako je např. PPP protokol (Point-to- Point Protokol). BSC a PDSN také komunikují během autentizace uživatele a příjmu informací o účtování služeb s tzv. RADIUS serverem, který má nestarosti právě tyto funkce. Dále jsou v síti k servery DNS a DHCP spravující přidělení IP adres uživateli. Trocha principu z rádiového přenosu DS CDMA Písmena DS (z ang. Direct Spread) před zkratkou CDMA, vyjadřující mnohonásobný přístup s kódovým dělením, označují techniku radiového přenosu s rozprostřeným spektrem s přímým rozprostřením. Všichni účastníci sdílejí shodné přenosové pásmo a tudíž pro oddělení jednotlivých účastnických kanálů se využívá techniky CDMA. Toto rozlišení (oddělení) je realizováno tak, že na posloupnost dat se aplikuje jedinečný rozprostírací kód (posloupnost), který charakterizuje daného účastníka. Tato posloupnost vykazuje pseudonáhodný ("téměř náhodný") charakter a minimální vazbu na rozprostírací posloupnosti ostatních uživatelů. K pochopení může posloužit následující obrázek porovnávající FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access ) předpokládám, že čtenáři jsou tyto pojmy známé - a CDMA:
Rozprostírací posloupnost se skládá z tzv. čipů (z ang. chips) a tedy hovoříme o čipové rychlosti, která je několikanásobně vyšší než bitová rychlost posloupnosti dat. Přímé rozprostření signálu Vysílač tedy vezme úzkopásmový signál (uživatelská data) a ty rozprostře do širokopásmového kanálu o šířce 1,25 MHz (v případě 1xEV-DO). Na straně přijímače dojde k vygenerování synchronizované repliky specifické rozprostírací posloupnosti, která byla použita vysílačem k rozprostření dat. Aplikací na přijatý signál dojde k opětovnému zúžení spektra signálu, čímž získáme požadovanou původní datovou posloupnost. Účastnický terminál ovšem takto přijímá rozprostřené signály i ostatních účastníků. Během již zmíněného aplikování rozprostírací posloupnosti na přijatá data dojde k tomu, že data ostatních účastníků jsou opět rozprostřena (jako tomu bylo ve vysílači, ovšem s jinou rozprostírací posloupností) a tudíž jejich výsledné spektrum bude tvořit jen nízké šumové pozadí přijímaného uživatelského signálu, aniž by se zhoršovala jeho kvalita. Obrázky k pochopení funkce jsou asi tyto:
Několik obrázků na konec CDMA modem s příslušenstvím (první verze, značně poruchová) CDMA modem nejnovější verze 100 x 56 x 14 mm (25 s baterií) 61g (124 s baterií) CDMA2000 1xEV-DO stahování dat do 2,3 mpbs Připojit se můžete všude tam, kde je dostupná služba O2 Data Expres - služba pokrývá 80 % populace ČR (oficiální údaj, věrohodnost neověřena), paušální poplatek 1069,81 Kč s DPH (899,- Kč bez DPH) Více informací viz. Internet